סידן גופרתי (CAS): מבנה, תכונות, ייצור, שימושים - כִּימִיָה - 2025

גופרתי סידן הוא מרכיב מוצק אורגני המורכב סידן (Ca) וגופרית אלמנט (S), של CAS נוסחה הכימית. זהו מוצק מסיס במים, בצבע צהבהב-לבן, שנמצא בטבע בכמה הרי געש ובכמה מטאוריטים בצורה של מינרל הנקרא Oldhamite.

כאשר מתמוסס CAS במים, הוא יוצר תרכובות שונות בשל גופרתי יון S ^2- הופך SH ^- יון ו OH ^- יונים נוצרים . הפיתרון המתקבל הוא אלקליין. תרכובת זו משמשת כבסיס לתרכובות זוהרות או המפיקות אור גלוי בתנאים מסוימים. חומרים אלה משמשים גם בצבעים זוהרים.

סידן סולפיד CaS נמצא בכמה מטאוריטים. מחבר: Родион Журавлёв. מקור: Pixabay.

CaS נחשבה כתרופה אפשרית לטיפול בבעיות בלב וכלי דם כמו יתר לחץ דם או לחץ דם גבוה, שהיא מחלה הפוגעת בחלק גדול מאוכלוסיית העולם.

בעזרת סידן גופרתי ניתן להשיג תרכובות אחרות כמו סידן חנקתי וסידן פחמתי. יש לטפל בזה בזהירות ובמגע עם לחות האטמוספרה הוא יכול לייצר H ₂ S שהוא רעיל מאוד.

מִבְנֶה

סידן סולפיד הוא תרכובת יונית מאוד הנוצרת על ידי יון סידן Ca ²⁺ ויון גופרתי S ^2- .

זה מתגבש למבנה מעוקב כמו מלח סלעים.

מבנה גביש מעוקב של סידן גופרתי. צהוב = גופרית; לבן = סידן. Benjah-bmm27 / רשות הרבים. מקור: Wikimedia Commons.

מִנוּחַ

• סידן סולפיד

תכונות גשמיות

מצב פיזי

גבישים מעוקבים לבנים צהבהבים בצבע צהבהב כמו אלה של נתרן כלורי.

משקל מולקולרי

72.144 גרם / מול

נקודת המסה

2528 מעלות צלזיוס

צְפִיפוּת

2.59 גרם / ס"מ ³

מְסִיסוּת

מסיס במים. לא מסיס באתנול.

תכונות כימיות

תמיסה מימית

כאשר מומסים במים, CaS נפרדת לסידן Ca ²⁺ ולגבי S ^2- גופרית שלו . האחרון במים לוקח פרוטון והופך ליון ההידרוסולפיד SH ^- ומשחרר יון הידרוקסיל OH ^- .

S ^2- + H ₂ O ⇔ SH ^- + OH ^-

לכן, תמיסות CaS של סידן הן בסיסיות (יש להן pH בסיסי) ואין להן S ^2- יוני אלא SH ^- .

רק כשמוסיפים לתמיסה כמות גדולה של אלקלי כמו נתרן הידרוקסיד NaOH, שיווי המשקל נע לעבר היווצרות של יוני S ^2- סולפיד .

סידן גופרתי מתמוסס במים ויוצר תרכובות אחרות. מחבר: פקיד-וקטור-תמונות. מקור: Pixabay.

SH ^- יכול לקחת פרוטון H ⁺ נוסף מהמים, ויוצר מימן גופרתי, שהוא תרכובת רעילה מאוד.

SH ^- + H ₂ O ⇔ H ₂ S + OH ^-

מסיבה זו נוצרים כמויות קטנות של H ₂ S במים , וכאשר הם נחשפים ללחות בסביבה, CaS מפטיר ריח לא נעים האופייני למימן גופרתי.

תרכובות קיימות כאשר מומסות במים

התוצאה של התגובות במים שצוינו לעיל היא שנוצרים Ca (SH) ₂ , Ca (OH) ₂ ו- Ca (SH) (OH).

CaS + H ₂ O → Ca (SH) (OH)

Ca (SH) (OH) + H ₂ O → Ca (OH) ₂ + H ₂ S

תגובה עם חומצות

אותן תגובות המתרחשות במים גורמות ל- CaS להגיב עם חומצות ויוצרות H ₂ S.

CaS + 2 HCl → CaCl ₂ + H ₂ S

תגובות אחרות

אם תמיסת סידן גופרתי מחוממת עם גופרית, מתקבלים יוני הפוליסולפיד S ₄ ^2- ו- S ₃ ^2- .

אם CaS מחומם באוויר יבש או חמצן טהור, התרכובת מתחמצנת לסידן סולפיט CaSO ₃ ואז לסידן סולפט CaSO ₄ :

2 CaS + 3 O ₂ → 2 CaSO ₃

2 CaSO ₃ + O ₂ → 2 CaSO ₄

עם חומרים מחמצנים כמו אשלגן כלוראט KClO ₃ , אשלגן חנקתי KNO ₃ או עוצמת דו תחמוצת PbO ₂ מתרחשים.

להשיג

ניתן להכין סידן גופרתי על ידי סידן (חימום לטמפרטורה גבוהה מאוד) של היסודות סידן (Ca) וגופרית (S) באטמוספרה אינרטית, כלומר אין חמצן או אדי מים, למשל.

Ca + S + חום → CaS

ניתן להשיג אותו גם על ידי חימום סידן סולפט CaSO ₄ עם פחם:

CaSO ₄ + 2 C → CaS + 2 CO ₂

עם זאת, במקרה האחרון לא מתקבל CaS טהור, מכיוון שהוא מגיב בנוסף עם CaSO ₄ ויוצר CaO ו- SO ₂ .

CaS נוצר גם על ידי שריפת פסולת פחם.

נוכחות בטבע

CaS קיים באופן טבעי במינרל אולדהמיט. זהו מרכיב בכמה מטאוריטים והוא חשוב למחקר מדעי המתבצע במערכת השמש.

אומרים כי Oldhamite נוצר על ידי עיבוי בערפילית שמקורה במערכת השמש. הוא קיים גם בהרי געש.

סידן סולפיד CaS נמצא במינרל אולדהמיט, שנמצא בכמה מטאוריטים. ליאון הופפריץ / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). מקור: Wikimedia Commons.

בנוסף, סידן סולפיד מיוצר באופן טבעי על ידי הפחתה של CaSO ₄ (גבס), אולי בגלל פעולת החיידקים.

יישומים

בחומרים זוהרים

אחד השימושים הנפוצים ביותר בסידן גופרתי שימש כבסיס לתרכובות מאירות. מדובר בחומרים הפולטים אור גלוי בנסיבות מסוימות.

בתרכובות הזוהרות של CaS זה משמש כבסיס ומוסיפים פעילים למבנה, כמו כלורידים של אלמנטים מסוימים כמו cerium (Ce ³⁺ ) ואירופיום (Eu ²⁺ ).

החומר הנובע מאיחוד ה- CaS והפעיל משמש למשל למסכי צינור קרני קתודה המרכיבים את המסכים הישנים של מחשבים או מחשבים או מכשירי טלוויזיה ישנים.

במוניטורים ממוחשבים ישנים היו צינורות קרני קתודה שבהם משתמשים לעיתים בתרכובות מפעילות סידן סולפיד זורח. מחבר: Andreas160578. מקור: Pixabay.

הם משמשים גם במנורות דיודה פולטות אור הנוכחיות, או במנורות LED (דיודות פולטות אור).

מנורת לד. חלקם עשויים להכיל תרכובות סידן סולפיד זוהר. לא סופק מחבר קריא במכונה. APPER הניח (בהתבסס על טענות בנושא זכויות יוצרים). / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/). מקור: Wikimedia Commons.

חומרים אלה משמשים גם לצבעים ולכות זוהרים.

בתרופה

סידן גופרתי נחשב במחקרים מדעיים רפואיים כתרופה לטיפול בלחץ דם גבוה (לחץ גבוה בעורקים). זוהי מחלה הפוגעת במערכת הלב וכלי הדם של אנשים רבים (לב וכלי דם).

CaS נחשב ל"תורם "של H ₂ S. זה ממלא תפקיד חשוב בוויסות הטונוס או כוחם של כלי הדם, ולכן מתן CaS יכול להיות תרופה אפשרית לטיפול ביתר לחץ דם.

סידן גופרתי נחקר כתרופה אפשרית ללחץ דם גבוה במערכת הלב וכלי הדם בקרב אנשים חולים. מחבר: מוחמד חסן. מקור: Pixabay.

בהשגת תרכובות אחרות

סידן סולפיד מאפשר להכין תרכובות אחרות כמו סידן חנקתי Ca (NO ₃ ) ₂ :

CaS + 2 HNO ₃ → Ca (NO ₃ ) ₂ + H ₂ S

זה שימש גם כדי להשיג CaCO ₃ סידן פחמתי . לשם כך, תמיסה מימית של CaS נתונה לפחמן באמצעות CO ₂ :

CaS + H ₂ O + CO ₂ → H ₂ S + CaCO ₃

אפליקציות אחרות

סידן סולפיד משמש גם כתוסף סיכה וכחומר הנפקה במיצוי מינרלים.

סיכונים

סידן סולפיד יכול לגרום לגירוי בעור, בעיניים ובדרכי הנשימה. יש לטפל בזה בזהירות ובציוד בטיחות הולם.

זהו תרכובת רעילה מאוד לחיים מימיים, ולכן היא מסוכנת לסביבות אלה.

הפניות

1. כותנה, פ. אלברט ווילקינסון, ג'פרי. (1980). כימיה אורגנית מתקדמת. גרסה רביעית. ג'ון וויילי ובניו.
2. Lide, DR (עורך). (2005). מדריך CRC לכימיה ופיזיקה. 85 ^ה CRC Press.
3. רופ, RC (2013). קבוצה 16 (O, S, Se, Te) תרכובות אדמה אלקליות. סידן סולפיד. באנציקלופדיה של תרכובות כדור הארץ האלקאליות. התאושש מ- sciencedirect.com.
4. Li, YF et al. (2009). סידן גופרתי (CaS), תורם של מימן גופרתי (H (2) S): תרופה חדשה נגד יתר לחץ דם? מד היפותזות, ספטמבר 2009; 73 (3): 445-7. התאושש ב- ncbi.nlm.nih.gov.
5. House JE and House, KA (2016). גופרית, סלניום וטלוריום. התרחשות הגופרית. בכימיה אורגנית תיאורית (מהדורה שלישית). התאושש מ- sciencedirect.com.
6. הספרייה הלאומית לרפואה בארה"ב. (2019). סידן סולפיד. התאושש מ- pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
7. דה באר, מ 'ואח'. (2014). המרת סידן סולפיד לסידן פחמתי בתהליך התאוששות גופרית יסודית מפסולת גבס. Waste Manag, נובמבר 2014; 34 (11): 2373-81. התאושש ב- ncbi.nlm.nih.gov.